JP2009022170A - Chloroplast pyruvic acid transporter protein and gene encoding the same - Google Patents

Chloroplast pyruvic acid transporter protein and gene encoding the same Download PDF

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強 古本
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a chloroplast pyruvic acid transporter protein (TP1) closely involved in C4 photosynthesis circuit, and to provide a gene encoding the same. <P>SOLUTION: Provided are the protein as TP1 comprising a specific amino acid sequence, the protein comprising an amino acid sequence having ≥70% homology with the above amino acid sequence, a DNA comprising a specific base sequence as the gene comprising a domain encoding the TP1, and a DNA hybridizable, under stringent conditions, with a DNA comprising a base sequence complementary to the base sequence. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、葉緑体へのピルビン酸の輸送に関わるタンパク質およびそれをコードする遺伝子、ならびにそれらの用途に関する。   The present invention relates to proteins involved in the transport of pyruvate to chloroplasts, genes encoding the same, and uses thereof.

トウモロコシ、コウリャン、サトウキビ、キビ、ヒエなどの主要穀物や雑穀の一部は、「C4光合成回路」とよばれる代謝回路を有しており、これらの作物以外にも、田畑の主要強雑草にはC4光合成回路を有するものが多い(世界の10大雑草のうち8種が有している)。そして、植物の基本的な代謝産物であるピルビン酸はC4光合成回路に深く関与しており、葉緑体における脂肪酸合成、イソプレノイド(IPP)合成、分岐鎖アミノ酸合
成などの初発物質としても重要である。
Some of the major grains and minor grains, such as corn, sorghum, sugarcane, millet and millet, have a metabolic circuit called the “C4 photosynthesis circuit”. Many have C4 photosynthetic circuits (8 of the 10 largest weeds in the world have). Pyruvic acid, a basic metabolite of plants, is deeply involved in the C4 photosynthesis circuit, and is important as a starting material for fatty acid synthesis, isoprenoid (IPP) synthesis, branched chain amino acid synthesis, etc. in chloroplasts. .

C4光合成回路は、葉肉細胞と維管束鞘細胞との分業で成立しており、この二つの細胞の間での代謝によって、二酸化炭素を高濃度に濃縮できる機構を達成し、C3植物の約2倍の光合成活性を示す(図1参照)。葉肉細胞において、取り込まれた二酸化炭素はホスホエノールピルビン酸(PEP)と反応してオキサロ酢酸となりさらにリンゴ酸あるいはアスパラギン酸に変換され、維管束鞘細胞へと運搬される。C4植物は、維管束鞘細胞に
おける主たる脱炭酸酵素がNADP−マリックエンザイム(NADP−ME)か、NAD−マリックエンザイム(NAD−ME)あるいはPEPカルボキシナーゼ(PCK)であるかにより3群に分類されるが、これらすべてのC4回路について、維管束鞘細胞での脱炭酸反応後に生じるピルビン酸は、ふたたび葉肉細胞の葉緑体内に移動し、炭素回路として完結することが知られている。しかし、このようなピルビン酸の輸送機構に関与する「ピルビン酸輸送体」は、その存在こそ示唆されていたものの、分子的実体は不明であった。
The C4 photosynthetic circuit is established by the division of labor between mesophyll cells and vascular sheath cells, and achieves a mechanism capable of concentrating carbon dioxide at a high concentration by metabolism between these two cells. Double photosynthetic activity (see FIG. 1). In mesophyll cells, the incorporated carbon dioxide reacts with phosphoenolpyruvate (PEP) to become oxaloacetate, which is further converted to malic acid or aspartic acid and transported to vascular sheath cells. C4 plants, mainly decarboxylase in bundle sheath cells NADP + - malic enzyme (NADP + -ME) or, NAD + - malic enzyme (NAD + -ME) or PEP carboxykinase by either a kinase (PCK) 3 For all these C4 circuits, pyruvic acid generated after decarboxylation in vascular sheath cells is known to move again into the chloroplasts of mesophyll cells and complete as a carbon circuit. Yes. However, although the existence of such a “pyruvate transporter” involved in the transport mechanism of pyruvate was suggested, the molecular entity was unknown.

なお、植物の葉肉細胞における葉緑体へのピルビン酸の取り込みは、ナトリウムイオンまたは水素イオンの存在により促進されることが知られており、この違いにより、関与しているピルビン酸輸送体も異なるものと考えられる。たとえば、トウモロコシ(Zea mays
L.)やソルガム(Sorghum bicolor (L.) Moench)など、NADP−ME型C4植物の一部は水素イオン依存型であるが、NADP−ME型C4植物でもタイヌビエ(Echinochloa crus-galli (L.) Beauv.)はナトリウムイオン依存型であり、NAD−ME型C4植物のキビ(Panicum miliaceum L.)など、その他の多くのC4植物もナトリウムイオン依存型である(非特許文献1)。また、C3植物のピルビン酸輸送能はC4植物と比較すると極めて低く、エンドウの葉においてはきわめて低い値が測定され、アブラナ(Brassica napa)の発達中の種子においても輸送活性の測定はなされているものの、詳細な生化
学的解析はなされていない。
Naohiro Aoki, Jun-ichi Ohnishi and Ryuzo Kanai (1992): Two Different Mechanisms for Transport of Pyruvate into Mesophyll Chloroplasts of C4 Plants - a Comparative Study. Plant Cell Physiol. 33(6), 805-809.
In addition, it is known that the uptake of pyruvate into chloroplasts in mesophyll cells of plants is known to be promoted by the presence of sodium ions or hydrogen ions, and the pyruvate transporter involved is also different due to this difference. It is considered a thing. For example, corn (Zea mays
L.) and sorghum (Sorghum bicolor (L.) Moench), some NADP + -ME type C4 plants are hydrogen ion dependent, but NADP + -ME type C4 plants are also Echinochloa crus-galli (Echinochloa crus-galli ( L.) Beauv.) Is sodium ion dependent, and many other C4 plants such as NAD + -ME type C4 plant millet (Panicum miliaceum L.) are also sodium ion dependent (Non-patent Document 1). . In addition, the pyruvate transport ability of C3 plants is very low compared to C4 plants, extremely low values are measured in pea leaves, and transport activity is also measured in developing seeds of Brassica napa. However, no detailed biochemical analysis has been performed.
Naohiro Aoki, Jun-ichi Ohnishi and Ryuzo Kanai (1992): Two Different Mechanisms for Transport of Pyruvate into Mesophyll Chloroplasts of C4 Plants-a Comparative Study.Plant Cell Physiol. 33 (6), 805-809.

本発明は、C4光合成回路に深く関与する葉緑体ピルビン酸輸送体タンパク質およびそれをコードする遺伝子を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a chloroplast pyruvate transporter protein deeply involved in the C4 photosynthesis circuit and a gene encoding the same.

本発明者は、フラベリア属の植物のC3種(Flaveria pringlei等)およびC4種(F.
trinervia等)を対象として、遺伝子発現量に差のある遺伝子を抽出する一手法である「
ディファレンシャル+/−法」を用いて、トランスクリプトーム解析を行った。その結果、C4種で多く発現していた複数の遺伝子の中から、葉緑体ピルビン酸輸送体タンパク質をコードしていると想定される遺伝子を見出し、ピルビン酸輸送活性に関する検証を通じてそのタンパク質の機能を推定できたことにより、本発明を完成させるに至った。
The present inventor has identified C3 species (Flaveria pringlei, etc.) and C4 species (F.
trinervia, etc.) is a technique for extracting genes with different gene expression levels.
Transcriptome analysis was performed using "Differential +/- method". As a result, a gene assumed to encode a chloroplast pyruvate transporter protein was found out of a plurality of genes that were highly expressed in C4 species, and the function of the protein was verified through verification of pyruvate transport activity. Thus, the present invention has been completed.

BLASTサーチによる相同性検索の結果、上記FtTP1遺伝子に類似する配列の遺伝子は、C3植物のシロイヌナズナ、トマト(Lycopersicon esculentum)およびイネ(Oryza
sativa)にも存在していた。これらの遺伝子(シロイヌナズナ:At2g26900)がコードするタンパク質の具体的な機能はこれまで不明であったが、本発明の実験により葉緑体ピルビン酸輸送機能を有するタンパク質であることが明らかとなった。さらに驚くべきことに、シロイヌナズナでは、これらの遺伝子は生育の初期段階においてのみ発現することも明らかとなった。また、C4植物であっても、トウモロコシ等の水素イオン依存型ピルビン酸輸送能を有する植物には、上記遺伝子は存在しないことも明らかになった。
As a result of homology search by BLAST search, genes having sequences similar to the above FtTP1 gene are found in C3 plants Arabidopsis, tomato (Lycopersicon esculentum) and rice (Oryza).
sativa). Although the specific function of the protein encoded by these genes (Arabidopsis: At2g26900) has not been known so far, the experiment of the present invention revealed that the protein has a chloroplast pyruvate transport function. Surprisingly, it has also been found that in Arabidopsis, these genes are expressed only in the early stages of growth. In addition, even for C4 plants, it has been clarified that the above gene does not exist in plants having hydrogen ion-dependent pyruvate transport ability such as corn.

本発明は、下記(I)〜(V)のいずれかに該当する葉緑体ピルビン酸輸送タンパク質を提供する。
(I) 配列番号1で表されるアミノ酸配列からなるタンパク質;
(II) 配列番号2で表されるアミノ酸配列からなるタンパク質;
(III) 配列番号3で表されるアミノ酸配列からなるタンパク質;
(IV) 配列番号4で表されるアミノ酸配列からなるタンパク質;
(V) 上記(I)〜(IV)のいずれかのアミノ酸配列と70%以上の相同性を有する範囲で、アミノ酸の欠失、置換もしくは付加のいずれか1種以上により修飾されたアミノ酸配列からなり、葉緑体ピルビン酸輸送能を有するタンパク質。
The present invention provides a chloroplast pyruvate transport protein corresponding to any of the following (I) to (V).
(I) a protein comprising the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1;
(II) a protein comprising the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2;
(III) a protein comprising the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 3;
(IV) a protein consisting of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4;
(V) From an amino acid sequence modified by any one or more of amino acid deletion, substitution or addition within a range having 70% or more homology with any of the amino acid sequences of (I) to (IV) above A protein having the ability to transport chloroplast pyruvate.

あわせて、本発明は、配列番号9で表されるアミノ酸配列からなるペプチド(上記葉緑体ピルビン酸輸送タンパク質の一部)を抗原として得られた抗ペプチド抗体を提供する。
また、本発明は、たとえば下記(i)〜(v)のいずれかに該当するような、上記葉緑体ピルビン酸輸送タンパク質をコードする領域を含む遺伝子を提供する。
In addition, the present invention provides an anti-peptide antibody obtained using a peptide consisting of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 9 (part of the chloroplast pyruvate transport protein) as an antigen.
The present invention also provides a gene comprising a region encoding the above chloroplast pyruvate transport protein, for example, corresponding to any of the following (i) to (v).

(i) 配列番号5で表される塩基配列からなるDNA;
(ii) 配列番号6で表される塩基配列からなるDNA;
(iii) 配列番号7で表される塩基配列からなるDNA;
(iv) 配列番号8で表される塩基配列からなるDNA;
(v) 上記(i)〜(iv)のいずれかの塩基配列と相補的な塩基配列からなるDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、葉緑体ピルビン酸輸送能を有するタンパク質をコードする領域を含むDNA。
(I) DNA comprising the base sequence represented by SEQ ID NO: 5;
(Ii) DNA consisting of the base sequence represented by SEQ ID NO: 6;
(Iii) DNA consisting of the base sequence represented by SEQ ID NO: 7;
(Iv) DNA consisting of the base sequence represented by SEQ ID NO: 8;
(V) It hybridizes under stringent conditions with DNA comprising a base sequence complementary to any of the base sequences (i) to (iv) above, and encodes a protein having a chloroplast pyruvate transport ability. DNA containing the region.

さらに、本発明は、上記葉緑体ピルビン酸輸送タンパク質および候補物質の存在下に、葉緑体のピルビン酸輸送活性を測定する工程を含む、当該タンパク質の活性阻害物質のスクリーニング方法を提供する。このような方法は、特に、除草剤の有効成分として使用しうる活性阻害物質をスクリーニングするために好適である。   Furthermore, the present invention provides a screening method for an activity inhibitor of the protein, which comprises the step of measuring the chloroplast pyruvate transport activity in the presence of the chloroplast pyruvate transport protein and the candidate substance. Such a method is particularly suitable for screening an activity inhibitor that can be used as an active ingredient of a herbicide.

なお、本明細書において、葉緑体ピルビン酸輸送タンパク質を「TP1」と総称し、特にF. trinerviaのTP1を「FtTP1」、シロイヌナズナのTP1を「AtTP1」、イネのTP1を「OsTP1」、トマトのTP1を「LeTP1」、また、これらのタンパク質をコードする遺伝子を「TP1遺伝子」等と記載する。   In this specification, the chloroplast pyruvate transport protein is collectively referred to as “TP1”, and in particular, TP1 of F. trinervia is “FtTP1”, TP1 of Arabidopsis is “AtTP1”, TP1 of rice is “OsTP1”, tomato TP1 is referred to as “LeTP1”, and the gene encoding these proteins is referred to as “TP1 gene”.

本発明により提供される、TP1タンパク質およびそれに関する遺伝子、DNA、抗体
等は、葉緑体ピルビン酸輸送タンパク質に関する研究開発に極めて大きく貢献するものと考えられる。
The TP1 protein and related genes, DNA, antibodies, and the like provided by the present invention are considered to greatly contribute to research and development related to chloroplast pyruvate transport protein.

特に、本発明のTP1遺伝子は、発芽直後のC3植物および所定のC4植物のみで発現し、成長したC3植物では発現せず、またトウモロコシ等のC4植物は当該遺伝子を有さないという特徴を有する。したがって、TP1活性阻害剤をスクリーニングすることにより、栽培作物の成長に悪影響を及ぼすことなく強雑草のみを枯死させ、また葉緑体をもたないヒトや動物等への危害のおそれのない、極めて有用性の高い除草剤の開発に途が開かれる。   In particular, the TP1 gene of the present invention is expressed only in a C3 plant immediately after germination and a predetermined C4 plant, is not expressed in a grown C3 plant, and C4 plants such as corn do not have the gene. . Therefore, by screening for TP1 activity inhibitors, only strong weeds are killed without adversely affecting the growth of cultivated crops, and there is no risk of harm to humans or animals without chloroplasts. It opens the way for the development of highly useful herbicides.

葉緑体ピルビン酸輸送体タンパク質およびその遺伝子
配列番号5、6、7および8で表されるDNAは、それぞれ、フラベリア属のC4種(F. trinervia)、シロイヌナズナ(A. tahliana)、イネ(O. sativa)、トマト(L. esculentum)に由来するものであり、それぞれ、配列番号1で表されるアミノ酸配列からなるFtTP1、配列番号2で表されるアミノ酸配列からなるAtTP1、配列番号3で表されるアミノ酸配列からなるOsTP1、配列番号4で表されるアミノ酸配列からなるLeTP1をコードする領域を含む遺伝子である。
The chloroplast pyruvate transporter protein and its DNA represented by SEQ ID NOs: 5, 6, 7 and 8 are C4 species of the genus Flavelia (F. trinervia), Arabidopsis thaliana (A. tahliana), rice (O sativa) and tomato (L. esculentum), FtTP1 consisting of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1, AtTP1 consisting of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2, and represented by SEQ ID NO: 3, respectively. A gene encoding a region encoding OsTP1 consisting of the amino acid sequence and LeTP1 consisting of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4.

TP1遺伝子がコードするタンパク質は、ナトリウム依存的な葉緑体ピルビン酸輸送機能を担う。このことは、後述の実施例に示すように、若芽期(子葉と第一、第二本葉)のシロイヌナズナの野生株が有するナトリウムイオン依存型の葉緑体へのピルビン酸輸送活性がTP1遺伝子破壊株において消失すること、TP1遺伝子を過剰発現させたタバコの当該輸送活性が野生型よりも増大すること、ならびに、実際にC4植物の昼の葉でTP1遺伝子が高く発現すること、TP1タンパク質が葉肉細胞の葉緑体に局在するようになることなどから、強く推定することができる。なお、本発明の葉緑体ピルビン酸輸送タンパク質は、葉緑体の内膜の膜タンパク質であると強く予測される。   The protein encoded by the TP1 gene is responsible for sodium-dependent chloroplast pyruvate transport function. As shown in the examples described later, this indicates that the pyruvate transport activity to sodium ion-dependent chloroplasts of wild-type Arabidopsis thaliana (cotyledons and first and second true leaves) is TP1 gene Disappearance in the disrupted strain, that the transport activity of tobacco overexpressing the TP1 gene is increased compared to the wild type, and that the TP1 gene is actually highly expressed in the daytime leaves of C4 plants, It can be strongly estimated from the fact that it becomes localized in the chloroplast of mesophyll cells. It should be noted that the chloroplast pyruvate transport protein of the present invention is strongly predicted to be a membrane protein of the chloroplast inner membrane.

このようなTP1遺伝子は、C4植物の葉において発現量が多く、一方C3植物の完全展開した葉ではほとんど発現しないことから、後述の実施例に示すような、同属のC3種およびC4種の植物を対象としたディファレンシャルスクリーニングにより得ることができる。   Such a TP1 gene is expressed in a large amount in the leaves of C4 plants, while it is hardly expressed in the fully expanded leaves of C3 plants. Therefore, C3 and C4 plants belonging to the same genus as shown in the Examples below. Can be obtained by differential screening.

上記ディファレンシャルスクリーニングや、それに伴うmRNAの抽出、cDNAの作製その他の操作は、公知の手法に従って行うことができ、特に制限されるものではない。その一態様は、後述の実施例で説明するようなものである。   The differential screening, accompanying mRNA extraction, cDNA production and other operations can be performed according to known methods, and are not particularly limited. One aspect of this is as described in the examples below.

また、上記のようにして得られたFtTP1遺伝子等をもとにしてDNAプローブを合成し、これを用いて他の植物等cDNAライブラリまたはゲノムライブラリのスクリーニングを行うことにより、それらのTP1遺伝子を取得することができる。   In addition, DNA probes are synthesized based on the FtTP1 gene obtained as described above, and those TP1 genes are obtained by screening cDNA libraries or genomic libraries of other plants using this. can do.

本発明のTP1遺伝子を含むDNAは天然に由来するものに限られず、化学的合成によるDNA、あるいはTP1遺伝子を利用したPCR産物なども含まれ、そのDNAは、センス鎖単独の1本鎖DNAとして存在しても、センス鎖およびアンチセンス鎖からなる2本鎖DNAとして存在してもよい。また、TP1タンパク質をコードする塩基配列(TP1遺伝子)の他、転写制御のための領域(エンハンサー、プロモーター等)や非翻訳領域を含んでいてもよい。   The DNA containing the TP1 gene of the present invention is not limited to those derived from nature, but also includes chemically synthesized DNA, PCR products using the TP1 gene, etc., and the DNA is a single strand DNA of the sense strand alone. Even if it exists, it may exist as double-stranded DNA consisting of a sense strand and an antisense strand. In addition to the base sequence encoding the TP1 protein (TP1 gene), it may contain a region for transcription control (enhancer, promoter, etc.) and an untranslated region.

図2は、FtTP1、AtTP1およびOsTP1のアミノ酸配列を比較した図である。これら3種およびLeTP1(図に示さず。)のタンパク質のアミノ酸配列は全体として70%前後の相同性を有しているが、特にFtTP1のN末端側から約100番目以降に相当する部分について高度に保存されており、この部分が当該タンパク質の活性に重要である可能性がある。したがって、上記4種のアミノ酸配列と70%以上、好ましくは90%以上、より好ましくは95%以上の相同性を有するアミノ酸配列、さらに好ましくは1個または数個のみ異なるアミノ酸配列を有するタンパク質であって、特に上記4種のアミノ酸配列の相同性が保持されている部分は同一であるものは、葉緑体にピルビン酸を輸送する機能を有すると考えられる。   FIG. 2 is a diagram comparing the amino acid sequences of FtTP1, AtTP1, and OsTP1. The amino acid sequences of the proteins of these three types and LeTP1 (not shown in the figure) have a homology of about 70% as a whole, but the portion corresponding to about 100th or more from the N-terminal side of FtTP1 is particularly high. This part may be important for the activity of the protein. Therefore, it is a protein having an amino acid sequence having 70% or more, preferably 90% or more, more preferably 95% or more homology with the above four types of amino acid sequences, and more preferably only one or several amino acid sequences. In particular, those having the same homology among the above four amino acid sequences are considered to have the function of transporting pyruvic acid to the chloroplast.

また、配列番号5〜8で表される塩基配列からなるDNAの他、これらのいずれかの塩基配列と相補的な塩基配列からなるDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズするDNAも、TP1遺伝子をコードしうるDNAである。ここで「ストリンジェントな条件」とは、いわゆる特異的なハイブリッドが形成され非特異的なものは形成されない条件をいい、ナトリウム濃度が150〜900mM、好ましくは600〜900mM、かつ、温度が60〜68℃、好ましくは65℃の条件をいう。   In addition to DNA consisting of the base sequences represented by SEQ ID NOs: 5 to 8, DNA that hybridizes under stringent conditions with DNA consisting of base sequences complementary to any of these base sequences is also the TP1 gene. Is a DNA that can encode Here, the “stringent condition” means a condition in which a so-called specific hybrid is formed and a non-specific one is not formed. The sodium concentration is 150 to 900 mM, preferably 600 to 900 mM, and the temperature is 60 to The conditions are 68 ° C, preferably 65 ° C.

スクリーニング方法
本発明により提供されるTP1を用いることにより、その機能に影響を与える物質のスクリーニングが可能となる。
Screening method By using TP1 provided by the present invention, it is possible to screen for substances that affect its function.

たとえば、TP1および候補物質の存在下に、葉緑体のピルビン酸取込速度を測定し、通常の葉緑体のピルビン酸取込速度と比較してその影響を評価することにより、TP1の活性阻害物質をスクリーニングすることができる。   For example, in the presence of TP1 and a candidate substance, the pyruvate uptake rate of chloroplasts is measured, and the effect of TP1 is evaluated by evaluating the effect compared to the rate of pyruvate uptake of normal chloroplasts Inhibitors can be screened.

また、このようなスクリーニングにより得られたTP1活性阻害作用の強い物質は、除草剤の有効成分として有用である。たとえば、葉緑体内のピルビン酸を初発とする一連の代謝のうち、分岐鎖アミノ酸合成に関わるアセト乳酸合成酵素阻害剤が除草剤としてすでに使用されている。しかし、ピルビン酸輸送はこれよりも代謝的上位に位置し、また、ピルビン酸を初発とする他の代謝にも影響すると考えられるので、アセト乳酸合成酵素阻害剤以上の薬効が期待できる。   Moreover, the substance with strong TP1 activity inhibitory effect obtained by such screening is useful as an active ingredient of a herbicide. For example, an acetolactate synthase inhibitor involved in the synthesis of branched-chain amino acids is already used as a herbicide in a series of metabolisms starting from pyruvic acid in the chloroplast. However, pyruvate transport is located at a higher metabolic level than this, and it is considered that it affects other metabolisms starting from pyruvate, so that it can be expected to be more effective than an acetolactate synthase inhibitor.

なお、上記スクリーニング方法に関連するステップとして、TP1のアミノ酸配列の情報に基づき、タンパク質の二次構造(ドメイン、モチーフ)、高次構造、その他の構造上の特徴をコンピュータ等を用いて解析することにより、TP1の活性阻害物質となりうる化合物の絞り込みを行うこともできる。   As a step related to the above screening method, analysis of protein secondary structure (domain, motif), higher order structure, and other structural features using a computer or the like based on the amino acid sequence information of TP1. Thus, it is also possible to narrow down compounds that can become TP1 activity inhibitors.

抗ペプチド抗体
本発明は、一つの側面として、TP1に特異的に結合する抗体を提供する。かかる抗体は、TP1を抗原として、ポリクローナル抗体またはモノクローナル抗体を作製するための公知の方法により得られる。たとえば、配列番号9で表されるアミノ酸配列(FtTP1のC末端側1〜12番目のアミノ酸配列)からなるペプチドを抗原として得られる抗体は、TP1との特異的な結合性に優れ、各種の分析に使用することができるものである。
Anti-peptide antibody In one aspect, the present invention provides an antibody that specifically binds to TP1. Such an antibody can be obtained by a known method for producing a polyclonal antibody or a monoclonal antibody using TP1 as an antigen. For example, an antibody obtained using a peptide consisting of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 9 (the amino acid sequence of the 1st to 12th amino acids on the C-terminal side of FtTP1) as an antigen is excellent in specific binding properties with TP1, and various analyzes It can be used for.

FtTP1遺伝子のクローニング
ディファレンシャルスクリーニングには、cDNAライブラリーとしてF. trinervia全葉cDNAライブラリーを用いた。プローブには、F. pringlei全葉RNA由来のプローブおよびF. trinervia全葉RNA由来のプローブの異なる二種類のプローブを用いた。プローブの作製法
は後述する。具体的なスクリーニング方法は以下の通りである。このライブラリーはλgt10ファージに組み込まれた状態にあり、大腸菌(NM514)に感染させ、9cm×12cmのプレート1枚につき約1,000クローンとなるようにプラークを成育させ、総計9,000クローンとなるよう調製したプレートを用意した。これらのプレートからファージをナイロンメンブレンに移し取り、2組の同一メンブレンを作製した。メンブレンにはAmersham Pharmacia社のHybondN+を用い、メンブレンの調製およびハイブリダイゼーションの手順はHybondN+メンブレンのプロトコールに従った。方法は以下の通りである。まず、ファージを生育させた寒天培地にHybondN+メンブレンを置き、30秒間 (2枚目は1分間) 接着させた後にメンブレンをはがし、プラーク側を上にして変性溶液 (1.5 M NaCl, 0.5 M NaOH)に浸したろ紙上に7分間置いた。次に、中和溶液 (1.5 M NaCl, 0.5 M Tris-HCl (pH7.2), 1 mM EDTA) に浸したろ紙上に3分間置いて、2×SSPE (0.36 M NaCl, 20 mM リン酸ナトリウム(pH7.7), 2 mM EDTA)で洗浄した。その後、0.4M NaOHに浸したろ紙上に20分間置いてファージDNAをメンブレンに固定し、2×SSPEで洗浄した。ハイブリバック(コスモ・バイオ)に、そのメンブレンとハイブリダイゼーション溶液 (5×SSPE, 5×Denhardt, 0.5% SDS, 20 mg/mlサケ精子DNA) を加えて60℃で1時間以上のプレハイブリダイゼーションを行った。さらに、poly (A)+RNAを鋳型として合成した標識一本鎖cDNAのプローブを加えて、65℃で2日間、ゆっくり振とうしながらハイブリダイゼーションを行った。
For cloning differential screening of the FtTP1 gene, the F. trinervia whole leaf cDNA library was used as the cDNA library. As probes, two kinds of probes, ie, a probe derived from F. pringlei whole leaf RNA and a probe derived from F. trinervia whole leaf RNA were used. A method for producing the probe will be described later. The specific screening method is as follows. This library is incorporated into λgt10 phage, infected with Escherichia coli (NM514), and plaques are grown to about 1,000 clones per 9 cm × 12 cm plate, so that a total of 9,000 clones are prepared. A plate was prepared. Phages were transferred from these plates to nylon membranes to produce two sets of identical membranes. Amersham Pharmacia HybondN + was used as the membrane, and the membrane preparation and hybridization procedures followed the HybondN + membrane protocol. The method is as follows. First, put HybondN + membrane on the agar medium where the phages are grown, adhere for 30 seconds (1 minute for the second sheet), peel off the membrane, and denature the solution with the plaque side up (1.5 M NaCl, 0.5 M NaOH) Placed on filter paper soaked for 7 minutes. Next, place it on a filter paper soaked in neutralization solution (1.5 M NaCl, 0.5 M Tris-HCl (pH 7.2), 1 mM EDTA) for 3 minutes, and add 2 × SSPE (0.36 M NaCl, 20 mM sodium phosphate). (pH 7.7), 2 mM EDTA). Thereafter, the phage DNA was fixed on the membrane by placing on a filter paper soaked in 0.4 M NaOH for 20 minutes, and washed with 2 × SSPE. Add the membrane and hybridization solution (5 × SSPE, 5 × Denhardt, 0.5% SDS, 20 mg / ml salmon sperm DNA) to Hybridback (Cosmo Bio) and prehybridize at 60 ° C for 1 hour or longer. went. Furthermore, a labeled single-stranded cDNA probe synthesized using poly (A) + RNA as a template was added, and hybridization was performed while gently shaking at 65 ° C. for 2 days.

プローブとして用いた標識一本鎖cDNAは、poly (A)+RNA(後述) 1.5 μgを鋳型とし、Amersham Pharmacia 社の[α-32P] dCTPを用い、BIO-RAD社のM-MuLV Reverse Transcriptaseにより合成した。逆転写反応後、Sephadex-G50 spun columnに通し未反応の[α-32P] dCTPを取り除き、フェノール/クロロホルム抽出とエタノール沈殿を行って精製し、200 μlの滅菌水に溶解した。合成したプローブの比放射活性は、F. trinervia mRNAより調製したプローブが4.2×108cpm/μg、F. pringlei mRNA より調製したプローブが2.4×108 cpm/μgであった。これらのプローブは、およそ106cpm/mlの濃度で使用した。 The labeled single-stranded cDNA used as a probe was poly (A) + RNA (described later) 1.5 μg as a template, Amersham Pharmacia's [α- 32 P] dCTP, and BIO-RAD's M-MuLV Reverse Transcriptase. Was synthesized. After reverse transcription reaction, unreacted [α- 32 P] dCTP was removed through Sephadex-G50 spun column, purified by phenol / chloroform extraction and ethanol precipitation, and dissolved in 200 μl of sterilized water. The specific radioactivity of the synthesized probe was 4.2 × 10 8 cpm / μg for the probe prepared from F. trinervia mRNA and 2.4 × 10 8 cpm / μg for the probe prepared from F. pringlei mRNA. These probes were used at a concentration of approximately 10 6 cpm / ml.

メンブレンの洗浄は、400 mlの洗浄液I (2×SSPE、0.1% SDS) で60℃、15分間の処理を一回、洗浄液II (0.2×SSPE、0.1% SDS) で60℃、15分間の処理を一回、振とうしながら
行った。洗浄終了後、Fuji Film社のイメージングプレートに16時間メンブレンを密着さ
せ、バイオイメージングアナライザーBAS2000を用いて画像化することで放射活性を解析
した。F. trinervia mRNAプローブにより強いシグナルを同定後、それらに対応するファ
ージプラークをプレートから回収した。この後、ディファレンシャルスクリーニングに用いたメンブレンを脱プローブし、C4型酵素の代表的なものである、ホスホエノールピルビン酸カルボキシラーゼ(PpcA)、ピルビン酸ジキナーゼ(PPDK)およびNADP-マリックエンザ
イム(NADP-ME)の部分配列をPolymerase Chain Reaction (PCR)法により増幅し、得られたDNA断片を鋳型として作成した標識プローブにて、先と同様の条件でハイブリダイゼーシ
ョンを行った。PCRはTaKaRaのEx taqを用いた。イメージングプレートによって読み取っ
たC4型酵素のシグナルを、ディファレンシャルスクリーニングで得られたC4高発現シグナルと比較し、高発現シグナルとして単離できていたことを確認した。以降、C4型酵素のシグナルは解析からはずしておいた。
The membrane was washed once with 400 ml of washing solution I (2 x SSPE, 0.1% SDS) at 60 ° C for 15 minutes, and with washing solution II (0.2 x SSPE, 0.1% SDS) at 60 ° C for 15 minutes. I went with shaking once. After washing, the membrane was brought into close contact with an imaging plate of Fuji Film for 16 hours, and radioactivity was analyzed by imaging using a bioimaging analyzer BAS2000. After identifying strong signals with the F. trinervia mRNA probe, the corresponding phage plaques were recovered from the plates. After this, the membrane used for differential screening was deprobed and phosphoenolpyruvate carboxylase (PpcA), pyruvate dikinase (PPDK) and NADP-malic enzyme (NADP-ME), which are representative of C4 type enzymes The partial sequence was amplified by Polymerase Chain Reaction (PCR), and hybridization was carried out under the same conditions as described above with a labeled probe prepared using the obtained DNA fragment as a template. For PCR, TaKaRa Ex taq was used. The C4 type enzyme signal read by the imaging plate was compared with the C4 high expression signal obtained by the differential screening, and it was confirmed that it was isolated as a high expression signal. Thereafter, the signal of the C4 type enzyme was excluded from the analysis.

一連の手順によりC4種の方において特異的なシグナルを呈した126のクローンを単離し、さらにこれらを互いの相同性に基づいて26グループに分類した。塩基配列決定は、PE Applied Biosystem社のABI PRISMTM 310自動シークエンス解析装置を用いて行った。
これは蛍光色素でラベルしたDNA断片の移動度によって塩基配列を決定する方法である。
塩基配列決定のための試料調製反応にはABI社 PRIMTM Dye Terminator Cycle Sequencing
Ready Reaction Kitを使用した。まず、4種類の蛍光標識したジデオキシヌクレオチドやTaq polymeraseを含む反応混液(Terminator Ready Reaction Mix 4 μl、template 0.2
μg、primer 1.6 pmol, 滅菌蒸留水 2.4 μl) 10 μlに20 μlのミネラルオイルを重層し、PCR反応を行った。PCRにはTaKaRa社 PCR Thermal Cycler を用い、96℃ 30秒、50℃ 15秒、60℃4分間のサイクルを25回繰り返した。反応後のサンプルはEthanol Precipitation
Protocol 2に従い精製し、ABI PRISMTM 310による自動解析を行った。DNA塩基配列の解
析にはSDCソフトウエア開発株式会社製GENETYX Macを用いた。
A series of procedures isolated 126 clones that exhibited specific signals in the C4 species, and further classified them into 26 groups based on their homology. The nucleotide sequence was determined using an ABI PRISM ™ 310 automatic sequence analyzer from PE Applied Biosystem.
This is a method for determining a base sequence based on the mobility of a DNA fragment labeled with a fluorescent dye.
ABI PRIMTM Dye Terminator Cycle Sequencing for sample preparation for base sequencing
Ready Reaction Kit was used. First, a reaction mixture containing 4 types of fluorescently labeled dideoxynucleotides and Taq polymerase (Terminator Ready Reaction Mix 4 μl, template 0.2
(μg, primer 1.6 pmol, sterile distilled water 2.4 μl) 10 μl was overlaid with 20 μl of mineral oil, and PCR was performed. For PCR, TaKaRa PCR Thermal Cycler was used, and a cycle of 96 ° C. for 30 seconds, 50 ° C. for 15 seconds, and 60 ° C. for 4 minutes was repeated 25 times. The sample after the reaction is Ethanol Precipitation
Purification was performed according to Protocol 2, and automatic analysis was performed using ABI PRISMTM 310. GENETYX Mac manufactured by SDC Software Development Co., Ltd. was used for DNA base sequence analysis.

続いて、BLAST(Basic Local Alignment Search Tool)による相同性検索を行っ
たところ、上記クローンの内の一つに、ピルビン酸輸送体と想定されうる“bile acid sodium symporter family protein”類縁タンパク質(これをFtTP1と名付けた)をコードする遺伝子を発見した。また、この遺伝子に類似する配列の遺伝子は、シロイヌナズナおよびイネにも存在することもわかった。これら3種のTP1を図2に示す。
Subsequently, a homology search using BLAST (Basic Local Alignment Search Tool) was performed. As a result, one of the clones described above was associated with a protein related to “bile acid sodium symporter family protein” that could be assumed to be a pyruvate transporter. A gene encoding (named FtTP1) was discovered. It was also found that genes with similar sequences exist in Arabidopsis and rice. These three types of TP1 are shown in FIG.

上述のディファレンシャルスクリーニングが機能していることを、マーカー遺伝子PpcA(上記クローンの一つで、すでにC4植物について公知の遺伝子)やその他のクローンと共に確認した。   It was confirmed that the above-described differential screening was functioning together with the marker gene PpcA (one of the above clones, a gene already known for C4 plants) and other clones.

グループ化を経て遺伝子配列解析を済ませたクローンについて、ノーザンハイブリダイゼーションを行い、ディファレンシャルスクリーニングの精度を確認した。C4種、C3種
とともに中間種F. ramosissimaにおける発現も調査した。プローブに用いたDNA断片は、cDNAライブラリーより単離したそれぞれのクローンの挿入cDNA全域を、主として使用した
。各RNA10 μgを1% ホルムアルデヒドゲル電気泳動にかけた。同時にRNA ladder marker (0.24-9.5 kb)(GIBCO BRL社)を泳動し、泳動後、エチジウムブロマイドで染色することでmRNAのサイズを決定するのに使用した。メンブレンはスクリーニングと同様にHybond N+
メンブレンを使用した。ゲルからメンブレンへのRNAの転写及び、ハイブリダイゼーショ
ンの手順についてはそのプロトコールに従い、20×SSPEで12時間転写後、0.05N NaOHをしみこませたワットマン3MM濾紙上に メンブレンを5分間おくことでメンブレンにRNAを固定した。アルカリ処理の後は10〜60秒間、2×SSPE内で振盪し、中和した。
The clones that had undergone gene sequence analysis after grouping were subjected to Northern hybridization to confirm the accuracy of differential screening. C4 type, C3 type
At the same time, the expression in the intermediate species F. ramosissima was also investigated. As the DNA fragment used for the probe, the entire inserted cDNA region of each clone isolated from the cDNA library was mainly used. 10 μg of each RNA was subjected to 1% formaldehyde gel electrophoresis. At the same time, an RNA ladder marker (0.24-9.5 kb) (GIBCO BRL) was run, and after electrophoresis, it was used to determine the size of mRNA by staining with ethidium bromide. Membrane is Hybond N + as well as screening
A membrane was used. Transfer RNA from gel to membrane and hybridization procedure according to the protocol, transfer for 12 hours with 20 x SSPE, and place membrane on Whatman 3MM filter paper soaked with 0.05N NaOH for 5 minutes. RNA was fixed. After the alkali treatment, it was neutralized by shaking in 2 × SSPE for 10 to 60 seconds.

ハイブリダイゼーション溶液(5×SSPE、5×Denhardt溶液、0.5% SDS)を1 ml/20 cm2
ンブレンになるように用意し、それに最終濃度20 mg/ml となるように熱変性したサケ精
子 DNAを加え、ハイブリバックにその溶液とメンブレンを浸し、60℃で1時間以上放置し
た。その間にAmersham社の[α-32P] dCTP とMegaprime DNA labelling systemを用いて、12.5 ngの鋳型DNA断片よりプローブを調製した。このプローブをハイブリダイゼーション溶液に加え、ゆっくり振盪しながらハイブリダイゼーション(60℃で一晩以上)を行った。ハイブリダイゼーション後は、上記と同様の条件で洗浄を行った。処理後のメンブレンに結合している放射能をイメージアナライザーにより測定し、相対値として解析した。また一度使用したメンブレンは100℃の0.5% (w/v) SDS 溶液に浸し、室温になるまで放置することで脱プローブし再使用した。
Prepare a hybridization solution (5 × SSPE, 5 × Denhardt solution, 0.5% SDS) to a 1 ml / 20 cm 2 membrane, and heat-denatured salmon sperm DNA to a final concentration of 20 mg / ml. In addition, the solution and membrane were immersed in the hybrid bag and left at 60 ° C. for 1 hour or longer. Meanwhile, a probe was prepared from 12.5 ng of the template DNA fragment using Amersham [α- 32 P] dCTP and Megaprime DNA labeling system. This probe was added to the hybridization solution, and hybridization (overnight at 60 ° C.) was performed with gentle shaking. After hybridization, washing was performed under the same conditions as described above. The radioactivity bound to the membrane after the treatment was measured with an image analyzer and analyzed as a relative value. The membrane once used was immersed in a 0.5% (w / v) SDS solution at 100 ° C. and left to room temperature to remove the probe and reuse it.

FtTP1遺伝子の発現の様子
FtTP1遺伝子の植物における発現を確認するため、下記の実験を行った。
・RNAゲルブロッティング
FtTP1の発現を調査するために、明期および暗期の葉とともに、根あるいは茎から調製したRNAを用いた。解析の手順・条件は先に示したとおりである。
State of expression of FtTP1 gene In order to confirm the expression of the FtTP1 gene in plants, the following experiment was conducted.
-RNA gel blotting In order to investigate the expression of FtTP1, RNA prepared from roots or stems was used together with leaves in light and dark periods. The analysis procedure and conditions are as described above.

結果は図3に示すとおりである。上記実験により、FtTP1はC4種(F. trienervia)の昼の葉で発現量の多いことが分かった。
・In situ hybridization
より詳細な組織特異的発現を調査するために、in situ hybridizationを行った。まず
発現組織観察のための葉のサンプル調整から説明する。葉組織を解剖ばさみで5 mm×5 mm程度に切り取り、直ちに 20 ml のガラスバイアルに入れた15 ml のホルムアルデヒド固
定液に浸潤させた。固定液を 0.05 M Na-P bufferに置換して30分間緩やかに振盪し、洗
浄を行った。この洗浄を2回行った後、エタノールシリーズで、室温で緩やかに振盪しながら脱水し100% t-ブタノールに置換した。この後、60℃の温度条件化で液状化したパラ
フィン (Paraplast, OXFORD) を重層し、t-ブタノールを蒸発させパラフィン固定サンプ
ルとした。
The results are as shown in FIG. From the above experiments, it was found that FtTP1 is expressed in a large amount in the daytime leaves of C4 species (F. trienervia).
・ In situ hybridization
In situ hybridization was performed to investigate more specific tissue-specific expression. First, the preparation of leaf samples for observation of expressed tissues will be described. The leaf tissue was cut to 5 mm x 5 mm with dissecting scissors and immediately infiltrated with 15 ml of formaldehyde fixative in a 20 ml glass vial. The fixative was replaced with 0.05 M Na-P buffer and gently washed for 30 minutes for washing. After performing this washing twice, the ethanol series was dehydrated with gentle shaking at room temperature and replaced with 100% t-butanol. Thereafter, paraffin (Paraplast, OXFORD) liquefied under a temperature condition of 60 ° C. was overlaid, and t-butanol was evaporated to obtain a paraffin-fixed sample.

パラフィン包埋ブロックに対してミクロトームを用いて10 μmの厚さで連続切片を切り出し、パラフィンリボンを製作した。
ハイブリダイゼーションに用いるスライドグラスを、連続する切片を貼り付けた 2 枚
を 1 組として光学顕微鏡下で選び出し、60℃のホットプレート上に並べてパラフィンを
溶解させ、100% キシレンに 10 分間 2 回浸し、パラフィンを溶解させた。次にキシレンをエタノールに置き換え(50% キシレン/エタノール 5 分、100% エタノール 5 分 2 回
)、1 時間減圧乾燥させた後、エタノール下降系列(100、90、70、50、30% エタノール
各 2 分)と滅菌水 5 分 2 回の処理でエタノールを水に置換した。次に、プローブの組
織浸透性を高めるために Proteinase K 処理を行った。処理液 (100 mM Tris-HCl, 50 mM
EDTA-2Na, 5 mg/ml Proteinase K, pH 7.5) をまず37℃のウォーターバス (YAMATO SCIENTIFIC) で20分自己消化させ、その中にスライドグラスを浸して 30 分間処理した。処理後、室温、滅菌水で 5 分ずつ 3 回洗浄し、続いて再固定液 (4% PFA, 10 mM Na-P buffer) で 10 分間再固定を行い、滅菌水で 5 分ずつ 3 回洗浄した。さらにプローブの非特異的吸着を減少させるため、アセチル化液 (0.1 M triethanolamine, 0.25% acetic anhydride) で10分間、組織片のアセチル化処理を行い、2×SSPE (20 mM NaH2PO4, 0.3 M NaCl, 2 mM EDTA-2Na, pH7.4) で5分間ずつ2回洗浄後、エタノール上昇系列 (30、50、70、90% エタノール各2分)、100% エタノール5分間 2回の処理で脱水し、1時間減圧乾燥させた。
Using a microtome, a continuous section was cut out to a thickness of 10 μm from a paraffin-embedded block to produce a paraffin ribbon.
The slide glass used for hybridization was selected under a light microscope as a set of two pieces with continuous sections attached, placed on a hot plate at 60 ° C to dissolve paraffin, and immersed in 100% xylene twice for 10 minutes. Paraffin was dissolved. Next, replace xylene with ethanol (50% xylene / ethanol for 5 minutes, 100% ethanol twice for 5 minutes), dry under reduced pressure for 1 hour, and then ethanol descending series (100, 90, 70, 50, 30% ethanol 2 Min) and sterilized water for 5 minutes twice to replace ethanol with water. Next, proteinase K treatment was performed to increase the tissue permeability of the probe. Treatment solution (100 mM Tris-HCl, 50 mM
EDTA-2Na, 5 mg / ml Proteinase K, pH 7.5) was first self-digested in a 37 ° C. water bath (YAMATO SCIENTIFIC) for 20 minutes, and a slide glass was immersed in it and treated for 30 minutes. After treatment, wash 3 times with sterilized water at room temperature for 5 minutes, then re-fix with refix solution (4% PFA, 10 mM Na-P buffer) for 10 minutes, and then wash with sterilized water 3 times for 5 minutes. did. In order to reduce nonspecific adsorption of the probe, the tissue piece was acetylated with acetylated solution (0.1 M triethanolamine, 0.25% acetic anhydride) for 10 minutes, and 2 × SSPE (20 mM NaH 2 PO 4 , 0.3 After washing twice with M NaCl, 2 mM EDTA-2Na, pH 7.4) for 5 minutes each, ethanol ascending series (30, 50, 70, 90% ethanol for 2 minutes each), 100% ethanol for 5 minutes with 2 treatments It dehydrated and dried under reduced pressure for 1 hour.

スライドグラス1枚あたり200 μl のハイブリダイゼーション溶液 (50% formamide, 300 mM NaCl, 10 mM Tris-HCl, 1 mM EDTA-2Na, 1×Denhardt solution、60 mM DTT、1 mg/ml yeast tRNA、500 μg/ml poly (A)、10% dextran sulfate, pH 7.5) を調製し、ここに80℃で5分間加熱した後、氷上で急冷して変性させたプローブ6 μlを加えた。50% formamide、2×SSC (0.3 M NaCl, 30 mM Citrate-3Na)を湿潤液とした湿潤箱にスライドグラスを並べ、スライドグラス 1 枚あたり約180 μlのハイブリダイゼーション溶液を切片上にのせた。2枚1組のスライドグラスに対し、片方にはセンス、もう片方にはアンチセンスのプローブをのせた。その後、液がスライドグラス全体にいきわたるようにカバーグラスをかけた。湿潤箱を密閉して、50℃で一晩ハイブリダイゼーションを行った。   200 μl of hybridization solution per slide glass (50% formamide, 300 mM NaCl, 10 mM Tris-HCl, 1 mM EDTA-2Na, 1 × Denhardt solution, 60 mM DTT, 1 mg / ml yeast tRNA, 500 μg / ml poly (A), 10% dextran sulfate, pH 7.5) was prepared, heated at 80 ° C. for 5 minutes, and then 6 μl of a probe denatured by rapid cooling on ice was added. Slide glasses were arranged in a wet box containing 50% formamide, 2 × SSC (0.3 M NaCl, 30 mM Citrate-3Na) as a wet solution, and about 180 μl of hybridization solution per slide glass was placed on the section. A pair of slide glasses was loaded with a sense probe on one side and an antisense probe on the other. Thereafter, a cover glass was applied so that the liquid spread over the entire slide glass. The wet box was sealed and hybridization was performed at 50 ° C. overnight.

その後、スライドグラスを染色用ラックにセットし、染色壺に入れた溶液で洗浄した。まず、50℃のウォーターバスで15 分間、4×SSCで洗浄し、ずれてきたカバーガラスを、
サンプルがはがれないように丁寧に取り除いた。その後、50℃で5 分間ずつ 3 回、4×SSCによる洗浄を繰り返した。次に、一本鎖の RNA を分解するために RNase 処理を行った。RNase Buffer (16.2 mM Tris-HCl、5 mM EDTA-2Na、500 mM NaCl, pH7.5)にRNase A を20 μg/mlの濃度となるよう添加し、37℃のウォーターバスで30 分間インキュベートした。その後、RNase bufferで37℃、15 分間ずつ 3 回洗浄し、さらに0.5×SSCを用いて50℃、20分間ずつ2回、Buffer1 (100 mM Tris-HCl、150 mM NaCl, pH 7.5) を用いて、スターラーで穏やかに撹拌しながら室温で5分間ずつ2回洗浄した。
Thereafter, the slide glass was set on a staining rack and washed with the solution placed in the staining basket. First, wash with 4 x SSC in a 50 ° C water bath for 15 minutes,
The sample was carefully removed so as not to peel off. Thereafter, washing with 4 × SSC was repeated 3 times for 5 minutes each at 50 ° C. Next, RNase treatment was performed to degrade single-stranded RNA. RNase A was added to RNase Buffer (16.2 mM Tris-HCl, 5 mM EDTA-2Na, 500 mM NaCl, pH 7.5) to a concentration of 20 μg / ml, and incubated in a 37 ° C. water bath for 30 minutes. Then, wash with RNase buffer three times for 15 minutes each at 37 ° C, then use 0.5 × SSC twice at 50 ° C for 20 minutes each time with Buffer1 (100 mM Tris-HCl, 150 mM NaCl, pH 7.5). The plate was washed twice for 5 minutes at room temperature with gentle stirring with a stirrer.

Buffer1 から取り出したスライドグラスを、蒸留水を湿潤液とした湿室に並べ、ブロッキング液 (50% Normal rabbit serum, 50 mM Tris-HCl, 75 mM NaCl, 0.5% Tween 20, pH
7.5)を1枚あたり約200 μlのせ、室温で30分間インキュベートしブロッキングを行った。スライドグラスを傾けてブロッキング液を軽く拭き取り、一枚あたり500 μlのAnti-DIG Alkaline Phosphatase (AP) 溶液 (0.1% BSA, 100 mM Tris-HCl, 150 mM NaCl, 0.375 U Anti-DIG-AP (Roche Diagnostics), pH 7.5) をのせ、室温で2時間抗体反応を行った。反応終了後、洗ビンを利用してスライドグラスを 1 枚ずつBuffer1で洗浄し、続いて染色壺内にBuffer1 を入れスターラーで撹拌しながら 10 分間ずつ 3 回、さらに Buffer3 (100 mM Tris-HCl, 100 mM NaCl, 50 mM MgCl2, pH 9.5) で5分間洗浄した。
Slide glass removed from Buffer1 is placed in a damp chamber with distilled water as a wetting solution, and blocking solution (50% Normal rabbit serum, 50 mM Tris-HCl, 75 mM NaCl, 0.5% Tween 20, pH
7.5) was applied to each plate at about 200 μl and incubated at room temperature for 30 minutes for blocking. Tilt the glass slide and gently wipe the blocking solution.500 μl of Anti-DIG Alkaline Phosphatase (AP) solution (0.1% BSA, 100 mM Tris-HCl, 150 mM NaCl, 0.375 U Anti-DIG-AP (Roche Diagnostics), pH 7.5) was added, and the antibody reaction was performed at room temperature for 2 hours. After completion of the reaction, wash the slide glass one by one with Buffer 1 using a washing bottle, and then add Buffer 1 into the staining basket three times for 10 minutes while stirring with a stirrer, and then Buffer 3 (100 mM Tris-HCl, The plate was washed with 100 mM NaCl, 50 mM MgCl 2 , pH 9.5) for 5 minutes.

洗浄終了後、滅菌水で湿らせた新しい湿室にスライドグラスを並べ、発色反応液(Buffer3 10 mlに対し、NBT/BCIP stock solution (DIG nucleic acid detection kit, Boehringer Mannheim) を200 μl加えたもの)をスライドグラス1枚あたり約500 μlのせてふたをし、遮光して発色させた。発色の状態は顕微鏡で観察した。発色が観察されたらセンスプローブとアンチセンスプローブによって標識した1 組のスライドグラスを同時に、TEで、その後滅菌水でそれぞれ 5 分間洗浄して発色反応を止めた。その後、エタノール上昇系列で脱水し、エタノールからキシレンに置き換えて(100% エタノール 5 分ずつ 2 回、キシレン 5 分ずつ 2 回)、カバーグラスをマウントした。封入剤はENTELLAN neu (MERCK) を用い、通気性の良い場所で一晩乾燥させ、光学顕微鏡下で観察を行った。   After washing, place slide glass in a new damp chamber moistened with sterilized water, and add 200 μl of color reaction solution (NBT / BCIP stock solution (DIG nucleic acid detection kit, Boehringer Mannheim) to 10 ml of Buffer3) ) Was covered with about 500 μl per slide glass, and the color was developed by shading. The state of color development was observed with a microscope. When color development was observed, a pair of slide glasses labeled with a sense probe and an antisense probe was simultaneously washed with TE and then with sterile water for 5 minutes each to stop the color reaction. After that, it was dehydrated in an ethanol ascending series, and ethanol was replaced with xylene (100% ethanol twice for 5 minutes each and xylene for 5 minutes twice), and the cover glass was mounted. The encapsulant was ENTELLAN neu (MERCK), dried in a well-ventilated place overnight and observed under an optical microscope.

結果は図4に示すとおりである。上記実験により、FtTP1はC4種(F. trienervia)の葉肉細胞で発現していることが分かった。
・GFPによる蛍光標識
FtNBAT-:GFPコンストラクトの作成: 遺伝子導入用のプラスミドは、pUC18マルチクローニングサイトにカリフラワーモザイクウイルス35Sプロモーター(CaMV35S)、synthetic green fluorescent protein(sGFP:S65T)遺伝子、noparine syntase (nos) 3ターミネーターを挿入したものを使用した。導入遺伝子はFtTP1 coding regionを用い、PCRによりFtTP1内のNco Iサイトに部位変異を導入し、両端にNco Iサイトを付加した。ただし今回はFtTP1のストップコドンを変換し翻訳がそこで終結しないように、さらにsGFPとの読み枠がずれないようにプライマーを設計した。
The results are as shown in FIG. From the above experiment, it was found that FtTP1 is expressed in mesophyll cells of C4 species (F. trienervia).
・ Fluorescent labeling with GFP
Preparation of FtNBAT-: GFP construct: The plasmid for gene transfer was inserted with cauliflower mosaic virus 35S promoter (CaMV35S), synthetic green fluorescent protein (sGFP: S65T) gene, and noparine syntase (nos) 3 terminator at the pUC18 multicloning site. I used something. FtTP1 coding region was used as the transgene, a site mutation was introduced into the Nco I site in FtTP1 by PCR, and Nco I sites were added to both ends. However, this time, the primer was designed so that the stop codon of FtTP1 was converted and translation was not terminated there, and the reading frame with sGFP was not shifted.

A :CTTCccatggCGTCTATTTCAAGTATTG (ccatgg: Nco Iサイト)
C-f :GTTTAAGGAATCCgTGGACTGTAGGTGTAG (mutation: A → g)
C-r :CTACACCTACAGTCCAcGGATTCCTTAAAC (mutation: T → c)
F :GCccatggACTCCTTGAAATCATCTTTGTC (ccatgg: Nco Iサイト)
遺伝子の植物葉への導入はBio-Rad Biolistic (登録商標) PDS-1000/He Particle Delivery System (Bio-Rad)を用い、そのプロトコールに従い行った。タングステン粒子を70% EtOHで洗浄し、滅菌水で3回以上すすいだ。最後に滅菌済み50%グリセロールで60 mg/mlになるよう懸濁した。処理したタングステン粒子1.5 mgに5 μg plasmid, 0.625 mM CaCl2, 10 mM spermidine (3shot分)をボルテクスにより激しく撹拌しながら加え、そのまま3分間攪拌した。軽く遠心し上清を除き、70%、100%エタノールにより順次すすぎ、100%エタノール30 μlに懸濁した。一回分10 μlをマクロキャリアーに滴下し、風乾させてから植物体に打ち込んだ。ラプチャーディスクは1350 PSIを用い、チャンバー内真空度28 inch Hg、ストッピングプレートとサンプルまでの距離は4 cmでタングステン粒子を発射した。遺伝子を導入する組織は、温室で約4週間生育させたタバコ葉を用いた。葉を3 cm四方に切り、MSプレート(1×Murashige-Skoog、1% (w/v) agar)に密着させて導入および、発現誘導を行った。遺伝子導入後、25℃、暗所で一晩培養し観察した。GFP蛍光は培養後に、蛍光顕微鏡(Nikon社 ECLIPSE E600)を用い、励起波長490 nm、観察蛍光波長520 nmまたは520-560 nmで観察した。
A: CTTCccatggCGTCTATTTCAAGTATTG (ccatgg: Nco I site)
Cf: GTTTAAGGAATCCgTGGACTGTAGGTGTAG (mutation: A → g)
Cr: CTACACCTACAGTCCAcGGATTCCTTAAAC (mutation: T → c)
F: GCccatggACTCCTTGAAATCATCTTTGTC (ccatgg: Nco I site)
The gene was introduced into the plant leaves using Bio-Rad Biolistic (registered trademark) PDS-1000 / He Particle Delivery System (Bio-Rad) according to the protocol. Tungsten particles were washed with 70% EtOH and rinsed 3 times or more with sterile water. Finally, it was suspended with sterilized 50% glycerol to 60 mg / ml. To 1.5 mg of the treated tungsten particles, 5 μg plasmid, 0.625 mM CaCl2, 10 mM spermidine (3 shots) was added with vigorous stirring by vortexing, and the mixture was stirred as it was for 3 minutes. The supernatant was removed by light centrifugation, rinsed sequentially with 70% and 100% ethanol, and suspended in 30 μl of 100% ethanol. A 10 μl dose was dropped onto a macrocarrier, allowed to air dry, and then poured into a plant body. The rupture disk was 1350 PSI, the degree of vacuum in the chamber was 28 inch Hg, and the distance between the stopping plate and the sample was 4 cm. The tissue into which the gene was introduced was tobacco leaves grown in a greenhouse for about 4 weeks. The leaves were cut into 3 cm squares, introduced into MS plates (1 × Murashige-Skoog, 1% (w / v) agar), and induced for expression. After the gene introduction, the cells were cultured overnight at 25 ° C. in the dark and observed. GFP fluorescence was observed after culturing using a fluorescence microscope (Nikon ECLIPSE E600) at an excitation wavelength of 490 nm and an observation fluorescence wavelength of 520 nm or 520-560 nm.

結果は図5に示すとおりである。上記実験により、タバコの葉でもFtTP1は葉緑体に運ばれることが分かり、このタンパク質が葉緑体への物質輸送に関与することが示された。   The results are as shown in FIG. From the above experiment, it was found that FtTP1 is also transported to chloroplasts in tobacco leaves, indicating that this protein is involved in substance transport to chloroplasts.

抗ペプチド抗体を利用したFtTP1の検出
C4植物種におけるTP1の一般性を調べる目的で、TP1の一部を抗原とする抗ペプチド抗体を作製し、前述のF. trienerviaの他、フウチョウソウ(Cleome gynandra)、トウモロコシ(Zea mays)、キビ(Panicum miliaceum)等のC4植物、ならびに対照とし
て前述のF. pringleiの他、セイヨウフウチョウソウ(Cleome spinosa)、イネ(Oryza s
ativa)等のC3植物を対象に、この抗体の交差するタンパク質の有無を検証した。
Detection of FtTP1 using anti-peptide antibodies For the purpose of investigating the generality of TP1 in C4 plant species, anti-peptide antibodies using a part of TP1 as an antigen were prepared. In addition to the aforementioned F. trienervia, Cleome gynandra , Corn (Zea mays), millet (Panicum miliaceum) and other C4 plants, as well as the aforementioned F. pringlei, Cleome spinosa, rice (Oryza s)
Ativa) and other C3 plants were examined for the presence or absence of proteins crossed by this antibody.

抗原領域は、図2において蛍光標識した、種間の保存性が高いC末端側の荷電領域に定めた。抗ペプチド抗体は、ペプチド研究所に依頼し、ウサギに免疫する汎用性のある手法によって作成した。   The antigen region was defined as a C-terminal charged region that was fluorescently labeled in FIG. Anti-peptide antibodies were made by a versatile technique for immunizing rabbits by requesting the Peptide Institute.

結果は図6に示すとおりである。上記実験において、C4のうちナトリウムイオン依存的ピルビン酸輸送能を有するフウチョウソウおよびキビと高い交差性を示す一方、水素イオン依存的ピルビン酸輸送能を有するトウモロコシに交差性は現れなかった。このことから、TP1がナトリウムイオン依存的ピルビン酸輸送能を示す実体であることを推察させる。なお、上記交差性は、単子葉(monocot)、双子葉(dicot)にかかわらず示された。   The results are as shown in FIG. In the above experiment, C4 showed high cross-reactivity with C. elegans and millet having sodium ion-dependent pyruvate transport ability, but no cross-reactivity appeared in corn with hydrogen ion-dependent pyruvate transport ability. This suggests that TP1 is an entity exhibiting sodium ion-dependent pyruvate transport ability. In addition, the crossing property was shown regardless of monocotyledon (monocot) or dicotyledonous (dicot).

続いて、同じく上記抗ペプチド抗体を用いて、この抗体に交差性を示すタンパク質の局在性を調査するための免疫組織化学的分析を行った。
手法はin situ hybridizationの項目に従い作成したパラフィン切片に対して抗原抗体
反応を施すことによった。抗体の存在は、ヤギ抗ウサギ抗体を2次抗体に用い、金コロイ
ド銀増感法によった。
Subsequently, using the above anti-peptide antibody, an immunohistochemical analysis was conducted to investigate the localization of a protein having a cross-reactivity with this antibody.
The technique was based on performing antigen-antibody reaction on paraffin sections prepared according to the in situ hybridization section. The presence of the antibody was determined by gold colloid silver sensitization using a goat anti-rabbit antibody as a secondary antibody.

結果は図7に示すとおりである。上記抗ペプチド抗体に交差性を示すタンパク質(すなわちTP1)は葉肉細胞の葉緑体に局在することが示された。
シロイヌナズナにおけるTP1遺伝子の発現
C3植物であるシロイヌナズナにおけるTP1遺伝子の発現の様子を調査するため、下記の実験を行った。
The results are as shown in FIG. It has been shown that a protein (ie, TP1) that exhibits cross-reactivity with the anti-peptide antibody is localized in the chloroplast of mesophyll cells.
Expression of TP1 gene in Arabidopsis thaliana In order to investigate the expression of TP1 gene in Arabidopsis thaliana, which is a C3 plant, the following experiment was conducted.

シロイヌナズナ形質転換にはpBI101-GUS-nosTベクターを用い、β-glucuronidase (GUS) 遺伝子の上流にAtTP1 (At2g26900) の翻訳開始Metから数えて上流2kbを導入した。
まず、シロイヌナズナのゲノム情報からAtTP1上流領域の塩基配列情報を得た。そこで
、シロイヌナズナのゲノムDNAを鋳型とし、AtTP1の開始コドンの直前から上流約2 kbをPCRにより増幅した。プライマーは、5’末端側にHind IIIサイト、3’末端側にXba Iサイトを導入するように設計した。PCR反応にはテンプレート3 ng とExtaq polymeraseを用い、反応条件は変性が94℃/30秒間、アニーリングは55℃/2分間、伸長が72℃/1分間で35サイクル行った。使用したプライマーの配列を以下に記す。
For transformation of Arabidopsis thaliana, the pBI101-GUS-nosT vector was used, and 2 kb upstream from the translation initiation Met of AtTP1 (At2g26900) was introduced upstream of the β-glucuronidase (GUS) gene.
First, we obtained the base sequence information of the upstream region of AtTP1 from the genome information of Arabidopsis thaliana. Therefore, using the Arabidopsis genomic DNA as a template, about 2 kb upstream was amplified by PCR immediately before the start codon of AtTP1. The primers were designed to introduce a Hind III site on the 5 ′ end side and an Xba I site on the 3 ′ end side. For the PCR reaction, 3 ng of template and Extaq polymerase were used, and the reaction conditions were denaturation at 94 ° C / 30 seconds, annealing at 55 ° C / 2 minutes, and extension at 72 ° C / 1 minute for 35 cycles. The primer sequences used are listed below.

M: 5’- CGaagcttGGCCTGTTTTGATCAAAATCA -3’ (aagctt:Hind IIIサイト)
N: 5’- CGtctagaGTTTTGATCAAAAGGGTTTTAG -3’ (tctaga:Xba Iサイト)
PCRで増幅した産物をHind III/ Xba Iで制限酵素処理した後、アガロースゲル電気泳動にかけ分離した。完全に分離した後ゲルより切り出し、 MagExtractor (TOYOBO) を用い
て精製し、定法に従ってサブクローニング産物を得た。このサブクローニング産物をHind
III/ Xba I消化し上記の方法でアガロースゲルより回収した。これを、Hind III/ Xba I消化し同様に回収したpBI101ベクターのGUS遺伝子上流に導入した。
M: 5'- CGaagcttGGCCTGTTTTGATCAAAATCA -3 '(aagctt: Hind III site)
N: 5'- CGtctagaGTTTTGATCAAAAGGGTTTTAG -3 '(tctaga: Xba I site)
The product amplified by PCR was treated with restriction enzyme with Hind III / Xba I and then separated by agarose gel electrophoresis. After complete separation, the gel was cut out from the gel, purified using MagExtractor (TOYOBO), and a subcloning product was obtained according to a conventional method. Hind this subcloning product
III / Xba I digested and recovered from agarose gel by the above method. This was introduced into the upstream of the GUS gene of the pBI101 vector recovered by digestion with Hind III / Xba I in the same manner.

アグロバクテリウムAgrobacterium tumefaciensの系統としてGV3101::pMP90を使用し形質転換アグロバクテリアを用意し、汎用されている減圧浸潤法によりシロイヌナズナへ形質転換した。最終的には導入遺伝子が1コピーで、それがホモになった系統を得た。GUS活性の解析には、whole-mount GUS staining を行った。個体全体を直ちにGUS staining buffer (0.3% Triton X-100, 1.9 mM 5-bromo-4-chloro-3-indoyl-β- D-glucronide, 0.5 mM potassium ferricyanide, 0.5mM potassium ferrocyanide, 100 mM phosphate buffer, pH 7.0) に浸潤させた。デシケーターに入れ、400 mmHgで1時間減圧した。その後、ゆっくりと減圧を解除し、37℃で24時間インキュベートした。その後、GUS staining bufferを取り除き、75%エタノールで1回サンプルを洗浄することで反応を停止させた後、新たな75%エタノール中にサンプルを浸潤し、4℃、24時間インキュベートして、クロロフィルを溶出させ、脱色した。   A transformed Agrobacterium was prepared using GV3101 :: pMP90 as a strain of Agrobacterium tumefaciens, and transformed into Arabidopsis thaliana by the commonly used vacuum infiltration method. Eventually, a strain in which the transgene was one copy and was homozygous was obtained. Whole-mount GUS staining was performed for analysis of GUS activity. GUS staining buffer (0.3% Triton X-100, 1.9 mM 5-bromo-4-chloro-3-indoyl-β-D-glucronide, 0.5 mM potassium ferricyanide, 0.5 mM potassium ferrocyanide, 100 mM phosphate buffer, pH 7.0) was infiltrated. It put in the desiccator and pressure-reduced for 1 hour at 400 mmHg. Thereafter, the reduced pressure was released slowly, and the mixture was incubated at 37 ° C. for 24 hours. After that, remove the GUS staining buffer and stop the reaction by washing the sample once with 75% ethanol, then infiltrate the sample in fresh 75% ethanol and incubate at 4 ° C for 24 hours to remove chlorophyll. Elute and decolorize.

結果は図8および9に示すとおりである。シロイヌナズナの第一・第二本葉は青く発色し、AtTP1遺伝子が発現していることが示されている。一方、第3本葉(図9枠線内)および根は青く発色しておらず、AtTP1遺伝子は第3本葉以降の成長段階では発現しないことが示唆されている。   The results are as shown in FIGS. The first and second true leaves of Arabidopsis thaliana are colored blue, indicating that the AtTP1 gene is expressed. On the other hand, the third true leaf (in the frame of FIG. 9) and the root are not colored blue, suggesting that the AtTP1 gene is not expressed in the growth stage after the third true leaf.

つづいて、上述のような限定的な発現の時期にTP1タンパク質が存在しているかを、前述の抗ペプチド抗体を用いて検討した。
ここで、シロイヌナズナAtTP1遺伝子について、T−DNAの挿入による、独立した2種類の当該遺伝子破壊株が存在することが、前述のBLAST検索により分かっている(SALK_098692およびSALK_101808)。これらの変異種および野生型を対象としてAtTP1のmRNAおよびタンパク質の検出を行った。
Subsequently, whether the TP1 protein was present at the time of limited expression as described above was examined using the aforementioned anti-peptide antibody.
Here, regarding the Arabidopsis AtTP1 gene, it has been found by the above-mentioned BLAST search that there are two independent gene-disrupted strains by insertion of T-DNA (SALK_098692 and SALK_101808). AtTP1 mRNA and protein were detected from these mutants and wild type.

第一第二本葉を展開させ始めた個体から、タンパク質あるいはRNAを抽出し、TP1抗体によってあるいは放射標識したAtTP1遺伝子断片を用いて、それぞれを検出した。   Proteins or RNAs were extracted from individuals who started to develop the first second true leaves, and each was detected using a TP1 antibody or a radiolabeled AtTP1 gene fragment.

結果は図10に示すとおりである。発芽期の野生型ではAtTP1のmRNA、タンパク質のいずれも検出されたが、2種の破壊株では、AtTP1のmRNA、タンパク質のいずれも検出されず、AtTP1の遺伝子が破壊されていることが確認された。   The results are as shown in FIG. In the germinating wild type, both AtTP1 mRNA and protein were detected, but in the two disrupted strains, neither AtTP1 mRNA nor protein was detected, confirming that the AtTP1 gene was destroyed. It was.

ピルビン酸輸送活性の測定
TP1が葉緑体へのピルビン酸輸送機能を担うタンパク質であることを、以下に示す2つの実験により証明した。
Measurement of pyruvate transport activity It was proved by the following two experiments that TP1 is a protein responsible for the function of transporting pyruvate to chloroplasts.

上記生育段階にあるシロイヌナズナや野生株あるいは遺伝子破壊株から単離葉緑体を調製し、シリコン二重層法により放射標識したピルビン酸輸送活性を調査した。二重層のうち中間層にナトリウムを50mM含むあるいは含まない溶液を用意することで、ナトリウムイオンの要求性を検討することができる。手順は、先に示した非特許文献に記載のとおりである。   Isolated chloroplasts were prepared from Arabidopsis thaliana, wild strains, and gene-disrupted strains at the above growth stage, and the radiolabeled pyruvate transport activity was investigated by the silicon double layer method. By preparing a solution containing or not containing 50 mM sodium in the intermediate layer of the double layer, the requirement for sodium ions can be examined. The procedure is as described in the non-patent literature shown above.

結果は図11に示すとおりである。野生株ではナトリウムイオン依存的なピルビン酸輸送活性が見られたが、破壊株ではそれが消滅しており、AtTP1が葉緑体ピルビン酸輸送タンパク質であることが示された。   The results are as shown in FIG. The wild-type strain showed sodium ion-dependent pyruvate transport activity, but the disrupted strain disappeared, indicating that AtTP1 is a chloroplast pyruvate transport protein.

次に、前述のGFP遺伝子を融合させたFtTP1を導入したタバコの形質転換体(FtT
P1が過剰発現している)を用いて、これと同時期(約7日齢)のタバコと、ピルビン酸
輸送活性を比較した。葉緑体の調製、およびピルビン酸の取込速度の測定は、上記シロイヌナズナについての実験と同様にして行った。
Next, a tobacco transformant (FtT) into which FtTP1 fused with the GFP gene was introduced.
P1 was overexpressed), and the pyruvate transport activity was compared with tobacco at the same time (about 7 days of age). Preparation of chloroplasts and measurement of pyruvate uptake rate were carried out in the same manner as in the experiment for Arabidopsis thaliana.

結果は図12に示すとおりである。形質転換体(G2)では、ナトリウムイオン依存的にピルビン酸輸送活性が増大することが観察され、FtTP1の過剰発現が反映されているものと考えられる。   The results are as shown in FIG. In the transformant (G2), it is observed that pyruvate transport activity increases in a sodium ion-dependent manner, and it is considered that overexpression of FtTP1 is reflected.

C3およびC4光合成回路の模式図。The schematic diagram of a C3 and C4 photosynthesis circuit. FtTP1、AtTP1およびOsTP1のアミノ酸配列の比較。Comparison of amino acid sequences of FtTP1, AtTP1 and OsTP1. FtTP1のRNAブロッティング。C4種の昼の葉での発現量が多いことがわかる。RNA blotting of FtTP1. It can be seen that the amount of expression in daytime leaves of C4 species is large. FtTP1のIn Situ hybridization。葉肉細胞で発現していることがわかる。In Situ hybridization of FtTP1. It can be seen that it is expressed in mesophyll cells. タバコの葉におけるTP1::GFP遺伝子の発現。葉緑体の局在しており、TP1が葉緑体内への物質輸送に寄与することを示している。Expression of TP1 :: GFP gene in tobacco leaves. The chloroplast is localized, indicating that TP1 contributes to mass transport into the chloroplast. 抗ペプチド抗体を用いた交差性試験。ナトリウムイオン依存的ピルビン酸輸送活性を示すC4種と高い交差性を示している。Crossability test using anti-peptide antibody. It shows high cross-reactivity with the C4 species exhibiting sodium ion-dependent pyruvate transport activity. ImmunohistochemistryによるTP1の検出。葉肉細胞の葉緑体に局在している。Detection of TP1 by immunohistochemistry. Localized in the chloroplast of mesophyll cells. GUS遺伝子を導入したシロイヌナズナの出芽期における、AtTP1遺伝子の発現の様子。Expression of the AtTP1 gene during the emergence of Arabidopsis thaliana introduced with the GUS gene. GUS遺伝子を導入したシロイヌナズナにおける、AtTP1遺伝子の発現の様子。第一・第二本葉は青く発色しているが、第3本葉(枠線内)および根では発色していない。Expression of AtTP1 gene in Arabidopsis thaliana introduced with GUS gene. The first and second true leaves are colored blue, but the third true leaf (within the frame) and the root are not colored. シロイヌナズナの野生株および破壊株についての、AtTP1のmRNAおよびタンパク質の検出実験。野生型のみ両方とも検出された。AtTP1 mRNA and protein detection experiments on wild and disrupted Arabidopsis strains. Only wild type was detected. シロイヌナズナの葉緑体へのピルビン酸取込速度の測定。野生型ではナトリウムイオン依存的にピルビン酸輸送活性が増大しているが、破壊株ではそれが見られない。Measurement of pyruvate uptake rate into chloroplasts of Arabidopsis thaliana. In the wild type, pyruvate transport activity is increased in a sodium ion-dependent manner, but this is not seen in the disrupted strain. タバコの葉緑体へのピルビン酸取込速度の測定。FtTP1過剰発現植物ではピルビン酸輸送活性が高まっている。Measurement of pyruvate uptake rate into tobacco chloroplasts. In plants overexpressing FtTP1, pyruvate transport activity is increased.

Claims (6)

下記(I)〜(V)のいずれかに該当する葉緑体ピルビン酸輸送タンパク質。
(I) 配列番号1で表されるアミノ酸配列からなるタンパク質
(II) 配列番号2で表されるアミノ酸配列からなるタンパク質
(III) 配列番号3で表されるアミノ酸配列からなるタンパク質
(IV) 配列番号4で表されるアミノ酸配列からなるタンパク質
(V) 上記(I)〜(IV)のいずれかのアミノ酸配列と70%以上の相同性を有する範囲で、アミノ酸の欠失、置換もしくは付加のいずれか1種以上により修飾されたアミノ酸配列からなり、葉緑体ピルビン酸輸送能を有するタンパク質
A chloroplast pyruvate transport protein corresponding to any of the following (I) to (V).
(I) A protein comprising the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 (II) A protein comprising the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 (III) A protein comprising the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 3 (IV) SEQ ID NO: (V) Any of amino acid deletion, substitution or addition within the range having 70% or more homology with any one of the amino acid sequences (I) to (IV) above A protein comprising an amino acid sequence modified by one or more species and having a chloroplast pyruvate transport ability
請求項1に記載のタンパク質をコードする遺伝子。   A gene encoding the protein according to claim 1. 下記(i)〜(v)のいずれかに該当する、請求項1に記載のタンパク質をコードする領域を含む遺伝子。
(i) 配列番号5で表される塩基配列からなるDNA
(ii) 配列番号6で表される塩基配列からなるDNA
(iii) 配列番号7で表される塩基配列からなるDNA
(iv) 配列番号8で表される塩基配列からなるDNA
(v) 上記(i)〜(iv)のいずれかの塩基配列と相補的な塩基配列からなるDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、葉緑体ピルビン酸輸送能を有するタンパク質をコードする領域を含むDNA
A gene comprising a region encoding the protein according to claim 1, which corresponds to any of the following (i) to (v).
(I) DNA comprising the base sequence represented by SEQ ID NO: 5
(Ii) DNA comprising the base sequence represented by SEQ ID NO: 6
(Iii) DNA comprising the base sequence represented by SEQ ID NO: 7
(Iv) DNA comprising the base sequence represented by SEQ ID NO: 8
(V) Hybridizes under stringent conditions with DNA comprising a base sequence complementary to any of the base sequences (i) to (iv) above, and encodes a protein having a chloroplast pyruvate transport ability DNA containing region
請求項1に記載のタンパク質および候補物質の存在下に、葉緑体のピルビン酸輸送活性を測定する工程を含む、請求項1に記載のタンパク質の活性阻害物質のスクリーニング方法。   The screening method of the protein activity inhibitor of Claim 1 including the process of measuring the pyruvate transport activity of a chloroplast in presence of the protein of Claim 1, and a candidate substance. 前記活性阻害物質が除草剤の有効成分として使用しうるものである、請求項4に記載のスクリーニング方法。   The screening method according to claim 4, wherein the activity-inhibiting substance can be used as an active ingredient of a herbicide. 配列番号9で表されるアミノ酸配列からなるペプチドを抗原として得られた抗ペプチド抗体。   An anti-peptide antibody obtained using a peptide consisting of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 9 as an antigen.
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